html5-img
1 / 46

Henry Kaiser, Hoover Dam

Henry Kaiser, Hoover Dam. Henry Kaiser, . Houževnatost. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) (Empirické) zkoušky houževnatosti (Charpy, TNDT) Lineárně-elastická lomová mechanika (Irwin, zkoušky lomové houževnatosti)

leonora
Télécharger la présentation

Henry Kaiser, Hoover Dam

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Henry Kaiser, Hoover Dam

  2. Henry Kaiser,

  3. Houževnatost • Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) • (Empirické) zkoušky houževnatosti (Charpy, TNDT) • Lineárně-elastická lomová mechanika (Irwin, zkoušky lomové houževnatosti) • Elasto-plastická lomová mechanika (zkoušky, interpretace, podmínky šíření trhliny)

  4. Tranzitní lomové chování ocelí • Základní pojmy • Může vzniknout štěpný lom oceli při zkoušce tahem? • Co má vliv na tranzitní teplotu oceli • z hlediska podmínek zatěžování ? • z hlediska struktury ?

  5. Základní pojmy Odolnost materiálu vůči porušení = houževnatost Lom je HOUŽEVNATÝ KŘEHKÝ Energetické hledisko

  6. Základní pojmy Kovové materiály s fcc mřížkou o typu lomu nerozhoduje teplota • Čisté kovy – lomu vždy předchází plastická deformace a tedy lom bude houževnatý • Slitiny – zablokování dislokací – lom bude křehký (např. zvonovina)

  7. Základní pojmy Kovové materiály s hcp mřížkou o typu lomu rozhoduje teplota • Malý počet skluzových systémů – lom je zpravidla křehký – pouze za zvýšených teplot je možné vyvolat plastickou deformaci

  8. Základní pojmy Kovové materiály s bcc mřížkou  - železo o typu lomu rozhoduje teplota, rychlost zatěžování a napjatost (tloušťka stěny, vruby) Při vyšších teplotách je zpravidla lom houževnatý, za nízkých teplot lom křehký. Změna charakteru lomu vlivem poklesu teploty se označuje pojmem tranzitní lomové chování ocelí a teplota tranzitu (přechodu) je tranzitní teplota.

  9. Základní pojmy Při havárii se prohlíží lomová plocha - FRAKTOGRAFIE Typ lomu se rozlišuje podle mechanismu, jakým vznikl: Předchází-li lomu plastická deformace nebo též přetvoření – mluvíme o tvárném lomu Nepředchází-li lomu významná makro-plastická deformace, pak se lom šíří po hranicích zrn nebo v krystalografických rovinách – mluvíme o štěpném lomu

  10. Základní pojmy Lom je HOUŽEVNATÝ KŘEHKÝ Energetické hledisko

  11. Základní pojmy Nízkoenergetický Houževnatý Křehký Lom je TVÁRNÝ ŠTĚPNÝ Interkrystalický Transkrystalický Z hlediska mechanismu

  12. Tvárný lom čisté kovy slitiny

  13. Tvárný lom

  14. Štěpný - interkrystalický

  15. Štěpný - interkrystalický

  16. Štěpný - transkrystalický

  17. Štěpný - transkrystalický

  18. Štěpný - transkrystalický 1 mm 10 mm

  19. Štěpný - transkrystalický 1 mm 10mm

  20. Štěpný - transkrystalický

  21. Základní pojmy Kdy dojde u dané konkrétní oceli ke změně charakteru lomu (havárii) rozhodují: • Podmínky zatěžování: teplota, rychlost atvar součásti (napjatost, přítomnost vrubů) • Struktura oceli (chemické složení, velikost zrna, další strukturní součásti)

  22. Tranzitní lomové chování Změna charakteru lomu oceli – z tvárného lomu na lom štěpný v závislosti na poklesu teploty.

  23. Tranzitní lomové chování J % tv.l. °C

  24. Tranzitní lomové chování Změna charakteru lomu oceli – z tvárného lomu na lom štěpný v závislosti na poklesu teploty. Jak zabránit havárii ocelové svařované konstrukce křehkým lomem - filosofie zastavení trhliny – tranzitní teplota - filosofie zabránění iniciace lomu – lomová mechanika

  25. Tranzitní lomové chování • Z • σfr • Rm • Re

  26. Tranzitní lomové chování Nízkouhlíková ocel – změna tahového diagramu v rozmezí teplot 20°C až –269°C

  27. Tranzitní lomové chování Kritické lomové napětí tB – teplota křehkosti tD – teplota tvárnosti • Tvárný lom (houževnatý) • Smíšený lom • Štěpný lom • Křehký lom • Křehký lom • Křehký lom

  28. Kritické lomové napětí Nejnižší lomové napětív celé přechodové křivce při (kritické) teplotě křehkosti tB jeho velikost závisí na typu oceli (struktuře) – materiálová charakteristika s fyzikálním významem je menší než teoretická pevnost - neodpovídá tedy teorii (viz minulá přednáška)

  29. Kritické lomové napětí - štěpení Štěpný lom nevzniká v oblasti elastických deformací - lomu vždy předchází plastická deformace (dolní/horní mez kluzu, dvojčatění) První podmínka nutná pro vznik štěpného lomu je plastická deformace (není to však podmínka postačující !)

  30. Kritické lomové napětí - štěpení K růstu zárodku štěpné mikrotrhliny je nutné tahové napětí určité velikosti. Druhá podmínka vzniku štěpného lomu (šíření zárodků špětné trhliny) dosažení kritického lomového napětí. • kritické lomové napětí je menší než kohezivní (teoretická) pevnost • hodnota σCF závisí na struktuře oceli • lomy nukleačně a propagačně kontrolované

  31. Problém !!! Lodě Liberty praskaly za teplot blízkých teplotě normální a ne za teploty kapalného dusíku. PROČ ? VYSVĚTLENÍ: Nárůst tahového napětí na hodnotu kritického lomového napětí je možný jednak • Zvýšením rychlosti zatěžování • Přítomností vrubů

  32. Vliv rychlosti zatěžování Rychlost zatěžování posouvá tranzitní teplotu křehkosti směrem k vyšším teplotám ! S rostoucí rychlostí zatěžování můžeme očekávat zkřehnutí oceli N A P Ě T Í TEPLOTA

  33. Vliv vrubů Přítomnost vrubů → napjatost Teoretický součinitelkoncentrace napětíkt =  vyjadřuje lokalizaci napětí v kořeni vrubupři elastické deformaci Plastický součinitel koncentrace napětí vyjadřuje lokalizaci napětí v kořeni vrubu při lokální plastické deformaci

  34. Vliv vrubů lokální plastická deformace vs. makroplastická deformace Zatížení tělesa s vrubem

  35. Vliv vrubů napětí v kořeni vrubu při lokální plastické deformaci Zatížení tělesa s vrubem např. je-li ω → 0, pak v plastické zóně působí tahové napětí, jehož velikost může být téměř 3x větší než Re. K navýšení dochází v důsledku existence složky napětí σz= 1/2 (σx+ σy) ve směru tloušťky. plastický součinitel koncentrace napětí závisí na tloušťce stěny a tedy na σz. pro tenký plech platí podmínky rovinné napjatosti, σz≈ 0

  36. Kritické lomové napětí vliv teploty na lomové chování těles s ostrým vrubem

  37. Kritické lomové napětí Kritické lomové napětí určuje odolnost oceli vůči křehkému lomu nejen při jednoosém tahu ale i v případě součástí s vruby (trhlinami). Vysvětlení: při síle F (Fi>F>FGY) existuje pod vrubem malá plasticky deformovaná oblast, ve které působí tahové napětí σy , které je větší, případně rovno kritickému lomovému napětí σCF.

  38. Vliv struktury na TLCh

  39. Vliv legujících prvků na TLCh Co Ni

  40. Nelegované konstrukční oceli - TLCh

  41. Nízkolegované oceli k zušlechtění - TLCh • prac. teploty – 50°C až – 150°C • legury 1,5% Ni, 0,15% Cr, 0,1% Mo • 13 221, 16 222, 16 370

  42. Vysokolegované oceli - TLCh • Kryogenní teploty -150°C až -196°C • nízkouhlíkový martenzit (0,04 až 0,14)%C, (5 až 13)% Ni • Podskupinu tvoří oceli typu COR 13/4; 13/6 (Cr/Ni)

  43. Austenitické oceli • mají fcc strukturu a tedy nemají tranzitní lomové chování • Cr-Ni austenitické oceli (18 – 20)% Cr, (8 – 14)% Ni 17 241 až 17 341 • Mn-Cr austenitické oceli (18 – 22)% Mn, (9 – 14)% Cr 17 481

  44. Houževnatost • Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) • (Empirické) zkoušky houževnatosti (Charpy, TNDT) • Lineárně-elastická lomová mechanika (Irwin, zkoušky lomové houževnatosti) • Elasto-plastická lomová mechanika (zkoušky, interpretace, podmínky šíření trhliny)

More Related